童年家裡「東西隨便拆」物理學家霍普菲爾德 打破學科藩籬

2024 年諾貝爾物理獎得主之一普林斯頓大學教授霍普菲爾德(John Hopfield) 在普林斯頓的一間教室裡裡拍攝的一張照片。（路透社）

今年諾貝爾物理獎得主之一霍普菲爾德（John Hopfield）起初是一位固態物理學家，六十多年來，他運用自己的知識與經驗跨越科學領域的界限，揭示生物和生化過程中的物理概念。他生於物理學家家庭，小時候便喜歡製作模型飛機和礦石收音機（Crystal Radio）。他的父母訂定了一項很特別的家規，只要能復原，他可以隨意拆解家中的任何物品，因此成爲科學家或工程師對他來說從來不是一個問題，瞭解事物如何運作一直是他的主要動力。

美國富蘭克林研究所（The Franklin Institute）的獎項得主人物誌提到，作爲一位真正的科學冒險家，霍普菲爾德並不拘泥於學科的限制，他更在意的是提出問題、探索解決方案，並在問題被解決後迅速轉向新的挑戰，無論是宇宙學、生物學、半導體還是人腦，物理學一直是他靈感的來源。

1954年，霍普菲爾德從斯沃斯莫爾學院（Swarthmore College）獲得物理學學士學位，1958年在康奈爾大學完成博士學位，並加入貝爾實驗室開始了他的固態物理學家生涯。在貝爾實驗室，他學會了用簡單答案解決複雜問題，這使他不僅在物理學領域，還在生物學、工程學、計算機科學和心理學領域都有所貢獻。

1974年，霍普菲爾德對遺傳學作出重要貢獻，他提出「動態校正」（Kinetic proofreading）機制，解釋了基因表達中的高準確性，這種機制在蛋白質合成及免疫系統識別外來物質的過程中至關重要。

1982年，霍普菲爾德開發了神經網絡模型，用來解釋大腦如何回憶記憶。他的模型揭示了神經元系統如何相互作用，產生穩定的記憶，並能根據部分信息完成整體記憶，這一研究啓發了新一代物理學家研究複雜系統，使得他們擴展至其他科學領域。